Сахароза

Сахароза — органическое соединение, образованное из остатков двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Он содержится в хлорофиллсодержащих растениях, сахарном тростнике, свекле и кукурузе.

Рассмотрим подробнее, что это такое.

Химические свойства

Сахароза образуется путем отщепления молекулы воды от гликозидных остатков простых сахаридов (под действием ферментов).

Структурная формула соединения C12H22O11.

Дисахарид растворим в этаноле, воде, метаноле, нерастворим в диэтиловом эфире. Нагревание соединения выше температуры плавления (160 градусов) приводит к карамелизации расплава (разложению и окрашиванию). Интересно, что при интенсивном освещении или охлаждении (жидким воздухом) вещество проявляет фосфоресцентные свойства.

Сахароза не реагирует с растворами Бенедикта, Фелинга, Толленса и не проявляет кетоновых и альдегидных свойств. Но при взаимодействии с гидроксидом меди углевод ведет себя как многоатомный спирт, образуя ярко-синий металлический сахар. Эта реакция используется в пищевой промышленности (на сахарных заводах) для выделения и очистки «сладкого» вещества от примесей.

При нагревании водного раствора сахарозы в кислой среде в присутствии фермента инвертазы или сильных кислот происходит гидролиз соединения. В результате образуется смесь глюкозы и фруктозы, называемая инертным сахаром. Гидролиз дисахарида сопровождается изменением знака вращения раствора: с положительного на отрицательный (инверсия).

Полученную жидкость используют для подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного меда, предотвращения кристаллизации углеводов, приготовления карамелизированной патоки, получения многоатомных спиртов.

Основными изомерами органического соединения со сходной молекулярной формулой являются мальтоза и лактоза.

Метаболизм

Организм млекопитающих, в том числе человека, не приспособлен к усвоению сахарозы в чистом виде. Поэтому при попадании вещества в ротовую полость под действием амилазы слюны начинается гидролиз.

Основной цикл переваривания сахарозы происходит в тонком кишечнике, где высвобождаются глюкоза и фруктоза в присутствии фермента сахаразы. Затем моносахариды доставляются с помощью активируемых инсулином транспортных белков (транслоказ) в клетки кишечного тракта путем облегченной диффузии. Наряду с этим глюкоза проникает через слизистую оболочку органа за счет активного транспорта (за счет градиента концентрации ионов натрия). Интересно, что механизм доставки в тонкую кишку зависит от концентрации вещества в просвете. При значительном содержании соединения в органе работает первая форма «транспорта», а при малом — вторая.

Основным моносахаридом, поступающим в кровь из кишечника, является глюкоза. После всасывания половина простых углеводов транспортируется по воротной вене в печень, а остальная часть поступает в кровь по капиллярам в ворсинках кишечника, где затем экстрагируется клетками органов и тканей. После проникновения глюкоза расщепляется на шесть молекул углекислого газа, в результате чего высвобождается большое количество молекул энергии (АТФ). Остальные сахариды всасываются в кишечнике путем облегченной диффузии.

Польза и суточная потребность

Метаболизм сахарозы сопровождается высвобождением аденозинтрифосфата (АТФ), который является основным «поставщиком» энергии в организме. Поддерживает в норме клетки крови, жизнедеятельность нервных клеток и мышечных волокон. Кроме того, невостребованная часть сахарида используется организмом для построения гликогеновых, жировых и белково-углеродных структур. Интересно, что систематический распад запасенного полисахарида обеспечивает стабильную концентрацию глюкозы в крови.

Учитывая, что сахароза является «пустым» углеводом, суточная доза не должна превышать одной десятой части потребляемых килокалорий.

Для поддержания здоровья диетологи рекомендуют ограничить потребление сладостей до следующих безопасных норм в день:

• для малышей от 1 до 3 лет – 10 – 15 грамм;
• для детей до 6 лет – 15 – 25 грамм;
• для взрослых 30 — 40 г в сутки.

Помните, что «нормальный» означает не только чистую сахарозу, но и «скрытый» сахар, содержащийся в напитках, овощах, ягодах, фруктах, кондитерских изделиях, выпечке. Поэтому детям до полутора лет лучше исключить продукт из рациона.

Энергетическая ценность 5 граммов сахарозы (1 чайная ложка) составляет 20 килокалорий.

Признаки нехватки соединения в организме:

• депрессивное состояние;
• апатия;
• раздражительность;
• головокружение;
• мигрень;
• быстрая утомляемость;
• снижение когнитивных способностей;
• выпадение волос;
• нервное истощение.

Потребность в дисахариде возрастает при:

• интенсивная мозговая деятельность (за счет затрат энергии на поддержание прохождения импульса по аксон-дендрито-нервному волокну);
• токсическая нагрузка на организм (сахароза выполняет барьерную функцию, защищает клетки печени с помощью связанных глюкуроновой и серной кислот).

Помните, что увеличивать суточную норму сахарозы важно с особой осторожностью, так как избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно-сосудистых органов и появлением кариеса.

Вред сахарозы

В процессе гидролиза сахарозы, помимо глюкозы и фруктозы, образуются свободные радикалы, блокирующие действие защитных антител. Молекулярные ионы «парализуют» иммунную систему человека, в результате чего организм становится уязвимым для вторжения чужеродных «агентов». Это явление лежит в основе гормонального дисбаланса и развития функциональных нарушений.

Отрицательное влияние сахарозы на организм:

• вызывает нарушение минерального обмена;
• «бомбардирует» островковый аппарат поджелудочной железы, вызывая органные патологии (преддиабет, сахарный диабет, метаболический синдром);
• снижает функциональную активность ферментов;
• вытесняет из организма медь, хром и витамины группы В, повышает риск развития склероза, тромбоза, инфаркта, патологий сосудов;
• снижает устойчивость к инфекциям;
• закисляет организм, вызывая ацидоз;
• препятствует всасыванию кальция и магния в пищеварительном тракте;
• повышает кислотность желудочного сока;
• увеличивает риск язвенного колита;
• потенцирует ожирение, развитие паразитарных инвазий, появление геморроя, эмфиземы легких;
• повышает уровень адреналина (у детей);
• провоцирует обострение язвенной болезни желудка, 12-перстной кишки, хронического аппендицита, приступ бронхиальной астмы;
• повышает риск ишемической болезни сердца, остеопороза;
• потенцирует возникновение кариеса, пародонтоза;
• вызывает сонливость (у детей);
• повышает систолическое давление;
• вызывает головные боли (из-за образования солей мочевой кислоты);
• «загрязняет» организм, провоцирует возникновение пищевой аллергии;
• нарушает структуру белка, а иногда и генетические структуры;
• вызывает токсикоз у беременных;
• изменяет молекулу коллагена, потенцирует появление ранней седины;
• ухудшает функциональное состояние кожи, волос, ногтей.

Если концентрация сахарозы в крови больше, чем нужно организму, избыток глюкозы превращается в гликоген, который откладывается в мышцах и печени. В то же время избыток вещества в органах потенцирует образование «депо» и приводит к превращению полисахарида в жировые соединения.

Как минимизировать вред сахарозы?

Учитывая, что сахароза потенцирует синтез гормона удовольствия (серотонина), употребление сладкой пищи приводит к нормализации психоэмоционального равновесия человека.

При этом важно знать, как нейтрализовать вредные свойства полисахарида.

Полезные подсказки:

1. Замените белый сахар натуральными подсластителями (сухофрукты, мед), кленовым сиропом, натуральной стевией.
2. Исключите из ежедневного меню продукты с большим количеством глюкозы (торты, сладости, выпечку, печенье, соки, магазинные напитки, белый шоколад).
3. Следите за тем, чтобы купленные продукты не содержали белого сахара, крахмальной патоки.
4. Используйте антиоксиданты, которые нейтрализуют свободные радикалы и предотвращают повреждение коллагена сложными сахарами. К природным антиоксидантам относятся: клюква, ежевика, квашеная капуста, цитрусовые, зелень. Среди ингибиторов витаминного ряда: бета-каротин, токоферол, кальций, аскорбиновая кислота, биофлавоноиды.
5. Съешьте два миндальных ореха после сладкой еды (чтобы замедлить всасывание сахарозы в кровь).
6. Ежедневно выпивайте полтора литра чистой воды.
7. Полоскать рот после каждого приема пищи.
8. Займитесь спортом. Физическая активность стимулирует выброс естественного гормона счастья, в результате чего повышается настроение и снижается тяга к сладкому.

Чтобы свести к минимуму вредное воздействие белого сахара на организм человека, рекомендуется отдавать предпочтение подсластителям.

Эти вещества в зависимости от происхождения делятся на две группы:

• натуральные (стевия, ксилит, сорбит, маннит, эритрит);
• искусственные (аспартам, сахарин, ацесульфам калия, цикламат).

При выборе подсластителей лучше отдать предпочтение первой группе веществ, так как польза второй до конца не изучена. При этом важно помнить, что злоупотребление сахароспиртами (ксилитом, маннитом, сорбитом) чревато диареей.

Природные источники

Природными источниками «чистой» сахарозы являются стебли сахарного тростника, корни сахарной свеклы, кокосовая пальма, канадский клен, березовый сок.

Кроме того, этим соединением богаты зародыши семян некоторых злаков (кукуруза, сорго, пшеница). Рассмотрим, в каких продуктах содержится «сладкий» полисахарид.

Таблица №1 «Источники сахарозы»

Наименование товара	Содержание сахарозы в 100 граммах пищевых ингредиентов, грамм
Белый сахар (свекловичный)	99,9
Коричневый сахар (тростниковый, кленовый)	85
Мед	79,8
Пряники, мармелад	71-76
Финики, яблочный зефир	70
Чернослив, изюм (кишмиш)	66
Хурма	65
Инжир (сушеный)	64
Виноград (мускат, изюм)	61
Мушмула	60,5
Ирга	60
Кукуруза (сладкая, замороженная, белая)	8,5
Манго (свежее)	7
Фисташки (сырые)	6,8
Мандарины, клементины, ананасы (сладкие сорта)	6
Абрикосы, кешью (сырые)	5,8
Зеленый горошек (свежий)	5
Нектарины, персики, сливы	4.7
Дыня	4,5
Морковь (свежая)	3,5
Грейпфрут	3,5
Бобы	3.3
Фейхоа	3
Бананы, куркума (специя)	2.3
Яблоки, груши (сладкие сорта)	2
Черная смородина, клубника	1,2
Грецкие орехи, лук (свежие)	1
Помидоры	0,7
Крыжовник, тыква, картофель, вишня	0,6
Малина	0,5
Вишня	0,3

Кроме того, сахароза содержится в небольшом количестве (менее 0,4 г на 100 г продукта) во всех хлорофиллсодержащих растениях (зелень, ягоды, фрукты, овощи).

Получение сахарозы

Для извлечения этого углевода в промышленных масштабах применяют методы физического и механического воздействия.

Рассмотрим, как производится сахароза свеклы (белый сахар

1. Очищенная сахарная свекла измельчается в механических свеклорезках.
2. Измельченное сырье помещают в устройства — диффузоры, а затем через них пропускают горячую воду. В результате из свеклы вымывается 90 — 95% сахарозы.
3. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком (для осаждения примесей). При реакции гидроксида кальция с органическими кислотами, содержащимися в растворе, образуются труднорастворимые соли кальция, а при их взаимодействии с сахарозой — растворимый сахарат кальция.
4. Для осаждения гидроксида кальция через «сладкий» раствор пропускают углекислый газ.
5. После этого фильтруется, а затем выпаривается в вакуумных установках. Выделенный сахар-сырец имеет желтый оттенок, так как содержит красители.
6. Для удаления примесей сахарозу повторно растворяют в воде, а затем пропускают раствор через активированный уголь.
7. «Чистая» смесь снова упаривается в вакуум-аппарате. В результате получается рафинированный (белый) сахар.
8. Полученный продукт подвергают кристаллизации центрифугированием или дроблением компактных «сахарных головок» на мелкие кусочки.

Бурый раствор (патока), остающийся после экстрагирования сахарозы, используют для получения лимонной кислоты.

Сферы применения

1. Пищевая промышленность. Дисахарид используется как самостоятельный пищевой продукт (сахар), консервант (в высоких концентрациях), неотъемлемый компонент в кулинарных изделиях, алкогольных напитках и соусах. Кроме того, искусственный мед получают из сахарозы.
2. Биохимия. Полисахарид используется в качестве субстрата при производстве (ферментации) глицерина, этанола, бутанола, декстрана, левулиновой и лимонной кислот.
3. Фармакология. Сахарозу (из сахарного тростника) используют для приготовления порошков, смесей, сиропов, в том числе для новорожденных (для придания сладкого вкуса или консервации).

Кроме того, сахароза используется в сочетании с жирными кислотами в качестве неионогенных детергентов (веществ, улучшающих растворимость в водных средах) в сельском хозяйстве, косметике и при производстве моющих средств.

Лучший контент месяца

• Коронавирус: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: насколько они эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться в живых на наших дорогах?

Вывод

Сахароза — «сладкий» углевод, образующийся в плодах, стеблях и семенах растений в процессе фотосинтеза.

Когда дисахарид попадает в организм человека, он распадается на глюкозу и фруктозу, высвобождая большое количество энергетических ресурсов.

Лидерами по содержанию сахарозы являются сахарный тростник, канадский кленовый сироп, сахарная свекла.

В умеренных количествах (20-40 граммов в день) вещество полезно для организма человека, так как активизирует мозг, снабжает клетки энергией и защищает печень от токсинов. Однако злоупотребление сахарозой, особенно в детском возрасте, приводит к возникновению функциональных нарушений, гормонального сбоя, ожирения, кариеса, заболеваний пародонта, преддиабетического состояния, паразитарных инвазий. Поэтому перед приемом продукта, в том числе введением сладостей в детские смеси, целесообразно взвесить пользу и вред.

Для минимизации вреда для здоровья белый сахар заменяют стевией, нерафинированным сахаром-сырцом, медом, фруктозой (фруктовым сахаром), сухофруктами.